При этом порядок плазмы химического осаждения из паровой фазы перфторалканов на микропористых материалов, таких как металл-органических структур для повышения их стабильности и гидрофобность описаны. Кроме того, тестирование прорыв миллиграмм количеств образцов описаны подробно.
Плазменные химического осаждения из паровой фазы (ПХО) перфторалканов уже давно изучены для тюнинга нанесению поверхностей. Для большой площадью поверхности, микропористых материалов, таких как металл-органических структур (МФ), уникальные проблемы явившихся на PECVD лечения. При этом протокол для развития МФ, который ранее был нестабильным в условиях повышенной влажности представлена. Протокол описан синтез Cu-BTC (также известный как HKUST-1), при лечении Cu-BTC с PECVD перфторалканов, старением материалов при влажных условиях, и последующих аммиака microbreakthrough экспериментов по миллиграмм количества микропористых материалов. Cu-BTC имеет площадь чрезвычайно высокой поверхностной (~ 1800 м 2 / г) по сравнению с большинством материалов или поверхностей, которые ранее рассматривались методами PECVD. Такие параметры, как давление в камере и времени обработки чрезвычайно важны для обеспечения перфторалкан плазмы проникает в и реагироватьс с внутренними MOF поверхностей. Кроме того, протокол для аммиака экспериментах, изложенных microbreakthrough здесь могут быть использованы для различных испытательных газов и микропористых материалов.
Металл-органических структур (МФ) стали ведущим класс пористых материалов для токсичных удаления газов 1-3. MOFs есть беспрецедентная возможность адаптировать функциональность для целевого химического взаимодействия. Cu-BTC (также известный как HKUST-1 или Cu 3 (БТД) 2) ранее установлено, что исключительно высокий загрузку аммиака, однако, это по стоимости структурной устойчивости материала 4. Дальнейшие исследования Cu-BTC указали, что сама влага способна разлагать структуру MOF, что делает его неэффективным для многих потенциальных применений 5,6,21. Структурная нестабильность определенной карбоксилатом содержащей MOFs в присутствии жидкой воды или высокой влажности был основным сдерживающим фактором для использования в коммерческих или промышленных приложений 7.
Было бы наиболее подходит для MOFs, используемых для химического удаления иметь присущую стабильность в присутствии влаги. Тем не менее, многие МОДФ с превосходной стабильности, такие как UIO-66, имеют плохие возможности химического удаления, в то время как многие МФ с открытыми металлическими сайтах, как MOF-74 и Cu-BTC имеют превосходные возможности химического удаления 2,4,8,9. В открытых системах металл-сайты в MOF-74 и Cu-BTC повысить усвоение токсичных газов, таких как аммиак, но эти сайты также могут использоваться для связывания воды, отравляя активные центры и во многих случаях приводит к структурной пробоя. В целях сохранения химические свойства воды неустойчивы MOF, различные попытки, чтобы повысить стабильность воды MOFs были сделаны. MOF-5, как было показано, чтобы иметь повышение в влагостойкость после термической обработки, создавая углеродсодержащий слой вокруг МФ, однако, увеличение гидрофобности за счет площади поверхности и в конечном итоге функциональность 10. MOF-5, также было показано, что его hydrostability увеличен путем легирования Ni 2 + ионов 11. Кроме того, 1,4-диазабицикло [2.2.2] октан содержатьING MOFs (также известные как DMOFs) были использованы, чтобы показать настройку стабильности воды посредством включения различных боковых групп на бензольном 1,4-дикарбоксилата линкер 12,13.
Отсутствие hydrostability некоторых из MOFs, в частности те, с высокой токсичных поглощению газа, привели к использованию усиленного плазмой химического осаждения из паровой фазы (PECVD) из перфторалканов, чтобы создать фторированные группы на поверхности МФ увеличить свою гидрофобность 14. Эта методика дает уникальное преимущество, что она может быть использована для изменения любой MOF, содержащие ароматические водороды, а также другие потенциальные функциональные группы на внутренних поверхностях MOFs. Однако, этот метод может быть трудно контролировать из-за формирования высокой реакционной способностью радикалов в плазме. Радикалы реагируют не только с ароматическими атомов водорода, но и с МВ х групп уже отреагировал на Минфин поверхностей. Тщательный контроль процедуры необходимо обеспечить пор Блоckage не происходит, что делает Минфин неэффективными. Эта техника была использована другими для изменения увлажняющие свойства углеродных материалов, однако, по нашим данным он ранее никогда не использовались для повышения hydrostability из микропористого материала 15,16..
Синтез Cu-BTC, как и в большинстве MOFs, может быть в значительной степени зависит от соотношения реагентов, используемых и температурой синтез проводят при. Изменением температуры или растворитель, используемый в синтезе, как было показано производить различные морфологии в MOF структуры <s…
The authors have nothing to disclose.
Авторы благодарят обороны от угроз Агентство по уменьшению на финансирования под номером проект BA07PRO104, Мартин Смит, Коррин Стоун, и Колин Уиллис из научно-техническая лаборатория обороны (DSTL) за их опыт в условиях низкой плазменной технологии давления, и Мэтью Browe и Уэсли Гордон Edgewood Химическая биологический центр (ECBC) для тестирования microbreakthrough и угловых измерений контакт, соответственно.
Name of Material/ Equipment | Company | Catalog Number | Comments/Description |
Copper (II) Nitrate Trihydrate | Sigma-Aldrich | 61194 | |
Trimesic acid | Sigma-Aldrich | 482749 | |
Ethanol | Sigma-Aldrich | 130147 | |
Dimethyl Formamide | Sigma-Aldrich | 319937 | |
Dichloromethane | Sigma-Aldrich | 187332 | |
Hexafluoroethane | Synquest Labs | 1100-2-05 | |
Femto-Plasma System | Diener Electronic | Basic unit type B | |
Plasma Generator | Diener Electronic | Type D | 0-100 W at 13.56 MHz |
Rotary Vane Pump for Plasma System | Leybold | D16BCS PFPE | Appropriate for corrosive gases |
Powder Treatment Device | Diener Electronic | Option 5.9 | Glass bottle and rotating devise within plasma system |
Environmental Chamber | Associated Environmental Systems | HD-205 | |
Gas Chromatograph | Hewlet Packard | HP5890 Series II | |
Photoionization Detector | O-I Analytical | 4430/5890 | |
Photoionization Detector Lamp | Excilitis | FK-794U | |
Water bath | NESLAB | RTE-111 | |
Fritted glass tubes | CDA Analytical | MX062101 | Dynatherm sampling tubes |